风力发电机并网

1、2021-6-301 风力发电并网介绍 2021-6-302 一、一、 2021-6-303 二、并网型风力发电机组 根据风力发电机运行特征和运行技术，并 网型风力发电机一般分为： 1、恒速恒频风力发电机。 2、变速恒频风力发电机。 2021-6-304 恒速恒频发电机系统是指在风力发电过 程中保持发电机的转速不变从而得到和 电网频率一致的恒频电能。 变速恒频发电机系统是指在风力发电过 程中发电机的转速可以随风速变化,而通 过其他的控制方式来得到和电网频率一 致的恒频电能。 2021-6-305 1. 发电机的频率与系统频率相同。 2. 发电机出口电压与系统电压相同,其最 大误差应在5%以内。

2、 3. 发电机相序与系统相序相同。 4.发电机电压相位与系统电压相位一致。 当满足以上四个条件时，可以合上并网 开关，使发电机组并入系统运行 2021-6-306 三、恒速恒频风力发电机的并网 优点：恒速恒频风力发电系统具有结构 简单、成本低、过载能力强以及运行可 靠性高等优点，其发电设备主要是异步 风力发电机。 缺点：异步风力发电机在并网瞬间会出 现较大的冲击电流，异步发电机自身不 发无功功率，需要无功补偿。 2021-6-307 恒速笼型异步风力发电机系统 2021-6-308 异步风力发电机并网方式 目前，国内外采用的异步风力发电机的并网方式主 要有以下四种：直接并网，准同期并网，降压并

3、网 以及采用双向晶闸管控制的软切入法的并网方式。 2021-6-309 1、直接并网方式 直接并网方式 ：采用这种方式时要求发 电机的相序与电网的相序相同，发电机 转速接近（一般达到） 同步转速时即可并网。 2021-6-3010 2、准同期并网方式 准同期并网方式 ：采用这种方式时在转速接近 同步转速时，先用电容励磁，建立额定电压，然 后对已建立的发电机电压和频率进行调节和校正， 使其与系统同步。当发电机的电压、频率、相位 与系统一致时，将发电机投入电网运行。 2021-6-3011 3、降压并网方式 降压并网方式：采用这种方式时在异步电机与电 网之间串接电阻、电抗器或自耦变压器，以降低 并

4、网合闸瞬间冲击电流幅值及电网电压下降的幅 度。因为电阻、电抗器等要消耗功率，在发电机 并入电网进入稳态时，再将其短接。 2021-6-3012 4、双向晶闸管控制的软切入法的并网方式 采用这种方式时在异步发电机定子与电网之间每 相串入一只双向晶闸管，接入的目的是将发电机 并网瞬间的冲击电流控制在允许的限度内。当发 电机达到同步速附近时，发电机输出端的短路器 闭合，发电机组通过双向晶闸管与电网相连，通 过电流反馈对双向晶闸管导通角控制，将并网时 的冲击电流限定在额定电流1.5倍以上，从而得到 一个比较平滑的并网过程，正常运行时，双向晶 闸管被短接。 2021-6-3013 四、变速恒频风力发电机

5、组的并网 变速恒频风力发电系统的发展依赖于大容量电力电 子技术的成熟，从结构和运行方面可分为双馈感应发电 机系统和直接驱动的同步发电机系统。变速恒频风力发 电机组实现了发电机转速与电网频率的解耦，降低了风 力发电与电网之间的相互影响，但是它缺点是结构复杂、 成本高、技术难度大。 2021-6-3014 双馈式风力发电机及其并网 双馈风力发电机为定子绕组直接接入交流电网，转子绕组由频 率、幅值、相位可调的变流器提供三相低频励磁电流的新型电 机，当转子绕组通过某一频率的交流电时，就会产生一个相对 转子旋转的磁场，此时会在电机气隙中形成一个同步旋转磁场， 转子的实际转速加上交流励磁电流产生的旋转磁场

6、所对应的转 速等于同步转速，从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压 向量的相对位置，也即改变了电机的功率角，因此有调节无功 功率出力的能力。 2021-6-3015 双馈异步风力发电机系统 2021-6-3016 双馈风力发电机组的并网方式 空载并网，独立负载并 网以及孤岛并网方式。 2021-6-3017 （）空载并网方式：采用这种方式通过引入定子磁 链定向技术对发电机输出电压进行测节。使建立的双 馈发电机定子空载电压与电网电压的频率、相位和幅 值一致，满足并网条件时进行并网操作。 2021-6-3018 （）独立负载并网方式：采用这种方式的思路是，并网前发 电机带负载运行，对发电机和负载进

7、行控制，在满足并网条 件时进行并网。这种并网方式的特点是，发电机具有一定的 能量调节作用，降低了对原动机的调速能力要求，但是这种 并网方式控制起来非常复杂，所需要的信息不仅取自于电网 侧，同时还取自于定子侧。 2021-6-3019 （）孤岛并网方式：采用这种方式并网前需要形成能量环 路，这个能量环路是这样形成的，首先进行预充电过程，当 风力发电机启动后且发电机转速达到励磁范围时开始励磁， 电网从预充电变压器经直流整流器向双变流器的直流 母线电容充电，用以激励整个系统，当定子电压达到额定值 （控制器通过控制电机侧的逆变器使发电机定子发电电压达 到额定值）时，发电机定子输出和转子输入与双逆变 器

8、分别连接，形成独立能量环路。当发电机转速达到并网转 速，控制系统将调节发电机电压与电网电压同步，同步后， 并网。综上所述，这种并网方式可分为三个阶段，即励磁阶 段，孤岛运行阶段以及并网阶段。 2021-6-3020 1.5MW变速恒频双馈型风电机组 东方汽轮机厂 2021-6-3021 直接驱动的同步发电机及其并网 直驱型风力发电机组是无齿轮箱的 变桨距变速风力发电机组，风轮轴直接 与低速发电机连接。直驱型风力发电机 组要采用全功率变流器。 2021-6-3022 直驱型风力发电系统电网连接图 2021-6-3023 直驱型风力发电机组 1 基座 2 偏航系统 3 发电机定子 4 发电机转子

9、轮毂 6 叶片 2021-6-3024 直驱型风力发电机组 2021-6-3025 1.5 MW直驱型风电机组 首台样机已于2005年5月安 装投入试运行(国产化率40%) 2007年，1.5MW直驱型风机 已装官厅水库33台（其中有 3台用惠腾叶片） 2021-6-3026 直驱型风电机组系统图 2021-6-3027 风力机直接与发电机相连，可省去增速齿轮箱， 减少风力发电机的体积和重量，也降低噪声和维护费 用。其发电机主要采用低速永磁同步发电机，具有性 能好、效率高、无需励磁、体积小、重量轻的特点。 由于电力电子元件的性能价格比不断提高, 以IGBT为 代表的新型电力电子器件的最大功率已经达到MVA 级, 开关频率达到10kHz, 脉宽调制技术(PWM)的采用 有效